突破性发现唤醒休眠脑神经干细胞，为自闭症和脑瘫带来新希望

杜-新加坡国立大学和新加坡国立大学机械生物学研究所开展的一项合作研究通过重新激活休眠的神经干细胞并揭示涉及大脑发育的其他机制，为治疗神经发育障碍带来了新的希望。

杜克-新加坡国立大学医学院和新加坡国立大学机械生物学研究所的研究人员发现了一种激活休眠神经干细胞的新途径。这一发现可能为自闭症、学习障碍和脑瘫等神经发育障碍带来创新治疗方法。

在哺乳动物成年大脑中，大多数神经干细胞（源自神经系统，可以长成各种类型的脑细胞）处于休眠状态，直到收到激活它们的特定信号。一旦被唤醒，它们就会产生新的神经元，帮助大脑修复和生长。

神经干细胞激活缺陷与衰老相关的认知衰退和神经发育障碍有关，例如小头畸形，这是一种婴儿的头部比预期小得多的疾病，因为其大脑发育不正常。神经发育障碍影响全球约5%的儿童和青少年，导致认知、沟通、适应行为和心理运动技能受损。

利用果蝇进行研究

为了研究这种激活，科学家们将目光转向了果蝇。与哺乳动物类似，果蝇的神经干细胞在被唤醒之前一直处于休眠状态。

他们的研究结果发表在《科学进展》上，表明一种名为星形胶质细胞的神经胶质细胞（传统上认为它提供结构和营养支持）对于唤醒果蝇大脑中休眠的神经干细胞至关重要。

科学家团队使用放大倍数为10倍的超分辨率显微镜检查了果蝇休眠神经干细胞的标志性微小纤维结构。这些细微结构的直径约为1.5µm（比人类头发的直径小20倍），是从细胞体延伸出来的突起，富含肌动蛋白或蛋白质细丝。一种特定类型的Formin蛋白可以激活这些细丝并使其组装。

杨林昆博士 (Dr. Lin Kun Yang) 是这项研究的第一作者，当时他是杜克-新加坡国立大学的研究员，他说：“我们决定重点研究这一通路，因为Formin水平的变化与人类小头症等神经发育障碍有关。了解这一通路可以为开发治疗神经发育障碍的解决方案提供新的见解。”

科学家们观察到，星形胶质细胞会释放一种名为“折叠原肠胚形成”或“Fog”的信号蛋白，这种蛋白会引发连锁反应，包括激活Formin蛋白通路来控制肌动蛋白丝的运动。最终，这些过程会唤醒神经干细胞，使其脱离休眠状态。然后，它们开始分裂，产生有助于大脑修复和发育的新神经元。

GPCR蛋白的意义

神经干细胞中的受体蛋白GPCR随后对星形胶质细胞分泌的Fog作出反应，激活控制神经干细胞中肌动蛋白丝形成的信号通路。GPCR在基本细胞过程中发挥着重要作用。

因此，GPCR蛋白家族已成为治疗各种人类疾病的主要药物靶点：34%的FDA批准药物针对该蛋白家族。因此，了解该信号通路如何控制神经干细胞再激活可能为利用现有药物治疗神经发育障碍提供潜在策略。

杜克-新加坡国立大学神经科学与行为障碍研究项目代理主任、该研究的资深作者王红燕教授表示：“我们的研究成果为有关休眠神经干细胞再激活机制的有限研究增添了新知识。我们发现星形胶质细胞是神经干细胞再激活的关键因素，现在我们有了影响神经干细胞移植行为的新方法。”

杜克-新加坡国立大学研究高级副院长Patrick Tan教授表示：“这不仅增进了我们对星形胶质细胞如何影响脑细胞发育的根本理解，而且为推进神经系统疾病、脑老化和损伤的治疗开辟了新途径。”

科学家们目前正在研究星形胶质细胞发出的其他可能影响神经干细胞活动的信号。他们还计划探索人类大脑发育过程中是否存在类似的机制。

杜克-新加坡国立大学是医学研究和教育领域的领导者，致力于通过创新的科学发现改善患者护理。这项研究是该校持续努力的一部分，旨在加深对人类大脑基本机制的理解，以创造新的治疗方法，特别是针对神经系统疾病患者。

参考资料：“Astrocytes control quiescent NSC reactivation via GPCR signaling–mediated F-actin remodeling” by Kun-Yang Lin, Mahekta R. Gujar, Jiaen Lin, Wei Yung Ding, Jiawen Huang, Yang Gao, Ye Sing Tan, Xiang Teng, Low Siok Lan Christine, Pakorn Kanchanawong, Yusuke Toyama and Hongyan Wang, 24 July 2024, Science Advances.

DOI: 10.1126/sciadv.adl4694

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